भौतिकी में, एक बल को किसी भी ऑब्जेक्ट पर एक पुश या पुल के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें द्रव्यमान होता है। यह ऑब्जेक्ट की गति को बदल देता है।
दूसरे शब्दों में, एक बल द्रव्यमान के साथ अपनी दिशा और वेग को बदलने का कारण बनता है।
दो महान भौतिकशास्त्री आइजैक न्यूटन और गैलीलियो गैलीली ने गणितीय रूप से बलों के व्यवहार का वर्णन किया। 1638 में, गैलीलियो ने एक झुकाव-विमान प्रयोग किया जिसने बल को मापने के तरीके में क्रांति ला दी। पांच दशक बाद, न्यूटन लॉ ऑफ मोशन के साथ आया, जिसने शास्त्रीय यांत्रिकी की नींव रखी।
बल में परिमाण और दिशा दोनों होते हैं, यह एक वेक्टर मात्रा है। यह प्रतीक F द्वारा दर्शाया गया है और न्यूटन की SI Unit में मापा जाता है।
बलों को उनके अनुप्रयोगों के आधार पर दो समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:-
1.संपर्क बल: शरीर पर सीधे या किसी माध्यम से कार्य करता है।
2.गैर-संपर्क बल: शरीर के साथ सीधे संपर्क बनाए बिना रिक्त स्थान के माध्यम से कार्य करता है।
घटना को बेहतर ढंग से समझाने के लिए, हमने उदाहरणों के साथ सभी विभिन्न प्रकार के बलों का वर्णन किया है। आइए प्रकृति में चार मूलभूत बलों के साथ शुरुआत करें।
1. गुरुत्वाकर्षण बल
प्रकार: गैर-संपर्क बल
गुरुत्वाकर्षण बल कुछ ऐसा है जो द्रव्यमान के साथ दो वस्तुओं को आकर्षित करता है। यह ब्रह्मांड में आपके सहित हर वस्तु पर कार्य करता है।
एक दूसरे पर गुरुत्वाकर्षण बल की वस्तुओं का परिमाण "उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती" होता है। वस्तुएं जितनी अधिक भारी होंगी और उनके बीच की दूरी उतनी ही कम होगी, बल जितना अधिक होगा।
यह प्रकृति में पाई जाने वाली चार मूलभूत शक्तियों में से सबसे कमजोर है।
जबकि गुरुत्वाकर्षण बल का उपपरमाण्विक तराजू पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं है, यह स्थूल पैमाने पर प्रभावी बातचीत है, और यह आकाशीय पिंडों के गठन, संरचना और प्रक्षेपवक्र को बहुत प्रभावित करता है।
उदाहरण: गुरुत्वाकर्षण एक सेब को एक पेड़ से नीचे गिराने का कारण बनता है; यह चंद्रमा को पृथ्वी के चारों ओर घूमने का कारण बनता है; यह सूर्य में गैसों को रखता है।
2. इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स
प्रकार: गैर-संपर्क बल
यह एक प्रकार का इंटरैक्शन है जो विद्युत आवेशित कणों के बीच होता है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (विद्युत आवेशों द्वारा निर्मित) विद्युत चुम्बकीय बल ले जाते हैं।
विद्युत और चुंबकत्व एक दूसरे के साथ जुड़े हुए हैं:-प्रवाहित इलेक्ट्रॉन चुंबकत्व बनाते हैं और गतिमान चुम्बक विद्युत उत्पन्न करते हैं। जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा दोनों के बीच संबंधों को बहुत अच्छी तरह से समझाया गया है और उनके समीकरणों में मात्रा निर्धारित है।
उदाहरण: इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़म का सबसे आम उदाहरण प्रकाश है, क्योंकि यह अंतरिक्ष के माध्यम से (विकिरण) प्रचार करता है, विद्युत चुम्बकीय उज्ज्वल ऊर्जा ले जाता है।
अगले सबसे आम उदाहरण के लिए विद्युत रूप से चार्ज परमाणु नाभिक और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के बीच कार्य करने वाली ताकतें होंगी।
3. Strong Nuclear Force
प्रकार: गैर-संपर्क बल
परमाणु और कण भौतिकी में, मजबूत बल परमाणु नाभिक की संरचनात्मक अखंडता के लिए जिम्मेदार है। सभी प्रोटॉन का धनात्मक आवेश होता है, वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। मजबूत परमाणु बल इन रिपेलिंग प्रोटॉन को एक साथ रखता है ताकि वे एक परमाणु नाभिक का निर्माण कर सकें।
न्यूट्रॉन या प्रोटॉन के द्रव्यमान का लगभग 99% मजबूत बल क्षेत्र ऊर्जा का परिणाम है।
यह प्रकृति का सबसे मजबूत बल है जो 1 फेमटोमीटर (10 m15 मीटर) की सीमा पर कार्य करता है। यह विद्युत चुम्बकत्व से लगभग 137 मजबूत और गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना में 100 undecillion (1038) गुना अधिक मजबूत है।
उदाहरण: मजबूत परमाणु बल क्वार्क के परमाणु कणों को बांधता है, जैसे कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे परमाणु नाभिक बनाने के लिए। यह वह बल है जो एक साथ साधारण पदार्थ को छेदता है।
बड़े पैमाने पर इसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बिजली पैदा करने के उद्देश्य से गर्मी पैदा करने के लिए किया जाता है। यह परमाणु हथियारों की भारी विनाशकारी शक्ति के लिए भी जिम्मेदार है। इस बल के कारण, परमाणु हथियाार,जब विस्फोट होते हैं, तो अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा जारी करते हैं।
4. Weak Nuclear Force
प्रकार: गैर-संपर्क बल
परमाणु भौतिकी में, कमजोर बल उप-परमाणु कणों के बीच बातचीत को संदर्भित करता है जो परमाणुओं के रेडियोधर्मी क्षय का कारण बनता है। अधिक विशेष रूप से, यह कुछ न्यूक्लियोन के लेप्टन और अन्य प्रकार के हैड्रोन के क्षय के लिए जिम्मेदार है।
इसकी क्षेत्र शक्ति मजबूत परमाणु शक्ति की तुलना में लगभग 1013 गुना कम है। हालांकि, यह कम दूरी पर गुरुत्वाकर्षण बल से काफी मजबूत है।
उदाहरण: कमजोर बल का सबसे परिचित प्रभाव बीटा क्षय (न्यूट्रॉन का) और संबंधित रेडियोधर्मिता है। यह कई अलग-अलग प्रतिक्रियाओं में होता है, जिसमें सूर्य के जलने और रेडियोकार्बन डेटिंग शामिल है।
5. Applied Force
प्रकार: संपर्क बल
जैसा कि नाम से पता चलता है, यह वह बल है जिसे आप किसी वस्तु पर लागू करते हैं। जब वस्तु की जड़ता पर बल का परिमाण समाप्त हो जाता है तो वस्तु हिलने लगती है।
शरीर एक सीधी रेखा में आराम या एक समान गति में रहता है जब तक कि उन पर बाहरी बल नहीं लगाया जाता है, जो शरीर की गति और दिशा को बदल देता है। शरीर का त्वरण सीधे लागू बल के समानुपाती होता है।
उदाहरण: एक व्यक्ति द्वारा एक बॉक्स पर लगाया गया बल।
6. Frictional Force
प्रकार: संपर्क बल
सतह बल जो किसी पिंड के सापेक्ष गति का विरोध करता है उसे घर्षण बल कहा जाता है। वास्तविक दुनिया में कोई भी वस्तु पूरी तरह से चिकनी नहीं है, हमेशा दो सतहों के बीच कुछ घर्षण होता है। इसका परिमाण सतह की सामग्री के घर्षण के गुणांक के समानुपाती होता है।
दो प्रमुख प्रकार के घर्षण बल स्थिर होते हैं (एक आराम वस्तु पर घर्षण का बल) और गतिज घर्षण (एक चलती वस्तु पर घर्षण का बल)। वायु प्रतिरोध भी एक घर्षण बल है जो वस्तुओं पर कार्य करता है जैसे वे हवा के माध्यम से यात्रा करते हैं।
यह हमेशा गति के विपरीत दिशा में कार्य करता है और गतिज ऊर्जा को ऊष्मीय ऊर्जा (ऊष्मा में कार्य) में परिवर्तित करता है। सब के सब, घर्षण एक महत्वपूर्ण और वांछनीय बल है जो भूमि पर गति को सुविधाजनक बनाने के लिए कर्षण की आपूर्ति करता है।
उदाहरण: एक मेज के खिलाफ एक कोस्टर स्लाइडिंग, एक डेक में दो कार्ड एक दूसरे के खिलाफ फिसलने, और गर्मी उत्पन्न करने के लिए अपना हाथ रगड़ना, सभी घर्षण के उदाहरण हैं।
7. Normal Force
प्रकार: संपर्क बल
जब दो सतहें संपर्क में होती हैं, तो वे एक दूसरे पर एक सामान्य बल लगाती हैं। 'सामान्य' शब्द का अर्थ है लंबवत। इसका मतलब यह है कि बल संपर्क में दो सतहों के लिए लंबवत निर्देशित है।
उदाहरण: जब लैपटॉप को टेबल पर रखा जाता है, तो सामान्य बल उसे टेबल से गिरने से बचाता है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल लैपटॉप को नीचे की ओर खींचता है, लेकिन यह वास्तव में नहीं गिरता है, इसलिए लगातार इसे ऊपर धकेलने वाला बल होना चाहिए। जिसे हम सामान्य बल कहते हैं।
यह विद्युत चुम्बकीय बल से आता है: लैपटॉप में इलेक्ट्रॉन तालिका के इलेक्ट्रॉनों के खिलाफ धक्का देते हैं। सभी इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, वे एक-दूसरे के बहुत करीब नहीं आते हैं, और लैपटॉप तालिका के शीर्ष पर टिकी हुई है।
8. Tension
प्रकार: संपर्क बल
तनाव बल आमतौर पर एक तार, केबल, स्ट्रिंग, या रस्सी के माध्यम से प्रेषित होता है जब इसे विपरीत छोरों से काम करने वाली ताकतों द्वारा कसकर खींचा जाता है। बल को केबल की लंबाई के साथ निर्देशित किया जाता है।
तनाव को केबल के प्रत्येक छोर पर कार्य करने वाले बलों की क्रिया-प्रतिक्रिया जोड़ी के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है। यह संपीड़न के विपरीत है।
उदाहरण: रस्सी या रस्सी पर लटकता हुआ एक डब्बा एक रस्सी को खींचता है (रस्सी में) तनाव का एक बड़ा उदाहरण होगा।
9. Spring Force
प्रकार: संपर्क बल
स्प्रिंग बल वह वस्तु है जो किसी वस्तु पर खिंची हुई या संकुचित स्ट्रिंग द्वारा लगाई जाती है।
वसंत की एक विकृत प्रभाव का विरोध करने और अपनी मूल स्थिति में लौटने के लिए जब प्रभाव हटा दिया जाता है तो इसकी सामग्री, कॉइल्स की संख्या और तार के व्यास पर निर्भर करता है जो कॉइल बनाता है। आम तौर पर, इन विशेषताओं को वसंत स्थिरांक 'k' नामक एक पैरामीटर में निर्धारित किया जाता है।
हुक के नियम का पालन करने वाले सभी स्प्रिंग्स के लिए, बल का परिमाण सीधे वसंत स्थिरांक (K) के समानुपाती होता है और संकुचित / फैला हुआ लंबाई (x) होता है।
उदाहरण: ऑटोमोबाइल शॉक अवशोषक स्प्रिंग्स से बने होते हैं। वे सदमे के गतिज ऊर्जा को ऊर्जा के एक अन्य रूप (जैसे कि गर्मी) में परिवर्तित करके सदमे आवेगों को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो तब भंग हो जाता है।
10. Centripetal Force
प्रकार: गैर-संपर्क बल
सेंट्रिपेटल बल एक गोलाकार गति में तेजी लाने वाली वस्तुओं पर कार्य करता है। यह वह बल है जो एक वक्राकार मार्ग का अनुसरण करता है।
बल की दिशा हमेशा पथ की वक्रता के तात्कालिक केंद्र और ऑब्जेक्ट की गति के लिए ऑर्थोगोनल के निश्चित बिंदु की ओर होती है।
उदाहरण:- सेंट्रिपेटल बल के दो सबसे सामान्य उदाहरण एक कार को मोड़ रहे हैं और पृथ्वी सूर्य के चारों ओर परिक्रमा कर रही है। पूर्व मामले में, सेंट्रीपैटल बल को पहियों और जमीन के बीच घर्षण द्वारा प्रदान किया जाता है, जबकि बाद के मामले में, यह गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा प्रदान किया जाता है।
11. Fictitious forces
प्रकार: गैर-संपर्क बल
काल्पनिक बल (जिसे छद्म सेना भी कहा जाता है) स्पष्ट बल हैं जो उन द्रव्यमान पर कार्य करते हैं जिनकी गति को संदर्भ के गैर-जड़त्वीय फ्रेम का उपयोग करके घूर्णन संदर्भ फ्रेम सहित वर्णित किया जाता है।
यह प्रभाव में आता है जब संदर्भ का फ्रेम त्वरण शुरू कर दिया है। शब्द 'छद्म बल' का न्यूटनियन यांत्रिकी के साथ एक सटीक अर्थ है - वास्तव में, यह हमेशा उस वस्तु के द्रव्यमान के आनुपातिक होता है जिस पर वह कार्य करता है।
उदाहरण: चलती हुई गाड़ी में आप जो बल अनुभव करते हैं वह काल्पनिक बलों के रोजमर्रा के उदाहरण हैं। जब वाहन आगे की दिशा में तेज हो जाता है, तो यह आपको अपनी सीट पर पीछे धकेल देता है। जब वाहन तीखे मोड़ लेता है, तो यह आपको साइड में फेंक देता है। ये प्रभाव इस तथ्य के कारण उत्पन्न होते हैं कि किसी दिए गए स्थिति के लिए संदर्भ का प्राकृतिक ढांचा खुद ही तेज हो रहा है।
घूर्णन संदर्भ फ्रेम में, काल्पनिक बल वह बल है जो वस्तुओं को एक अपकेंद्रित्र के रिम की ओर बाहर की ओर धकेलता हुआ दिखाई देता है।
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